KR20230043023A - Floating primary vane swirler - Google Patents

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KR20230043023A
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프라딥 나익
데이비드 에이 린드
사이 버마허
랑가나다 나라심하 치란단
아조이 파트라
사켓 싱
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Abstract

The present invention relates to a floating primary vane swirler. A swirler assembly comprises: a primary swirler having a primary swirler connection unit, a fuel nozzle connection unit for connecting a fuel nozzle to the primary swirler, and a primary oxidant flow path extending at least partially in the longitudinal direction; and a secondary swirler having a secondary swirler connection member. The primary swirler connection unit and the secondary swirler connection member are coupled to connect the primary swirler and the secondary swirler in the longitudinal direction and allow radial movement of the primary swirler relative to the secondary swirler. The present invention relates to the swirler assembly for a combustor of a gas turbine engine.

Description

부유식 1차 베인 선회기{FLOATING PRIMARY VANE SWIRLER}Floating primary vane swirler {FLOATING PRIMARY VANE SWIRLER}

본 발명은 가스 터빈 엔진의 연소기용 선회기 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to a swirler assembly for a combustor of a gas turbine engine.

일부 종래의 가스 터빈 엔진은 일반적으로 선회식 연료-공기 혼합물을 연소기로 전달하기 위해 연료 노즐과 통합된 선회기를 사용하는 농후 연소식 연소기(rich-burn combustor)를 포함하는 것으로 알려졌다. 방사상-방사상 선회기(radial-radial swirler)는 이와 같은 선회기의 일 예이며, 1차 선회기와 2차 선회기가 반드시 축 방향 및 방사 방향 모두에서 함께 연결되도록 서로 연결된 2차 방사상 선회기를 갖는 1차 방사상 선회기를 포함한다. 연료 노즐은 1차 선회기 내에 배열되고, 연료 노즐에 의해 분사된 연료는 연료 노즐 선단에서 1차 선회기에 의해 방사상 내측으로 선회되는 공기와 혼합된다. 1차 선회기 내에 배열된 연료 노즐은 일반적으로 1차 선회기에 대해 방사상으로 이동할 수 있으며, 이에 따라 연료 노즐에 의해 분사된 연료에 대한 1차 선회 공기의 오프셋이 발생한다. 이와 같은 오프셋은 2차 선회기의 벤츄리 내에서 연료 분배의 불균일성을 유발할 수 있다.Some conventional gas turbine engines are known to include rich-burn combustors, which generally use swirlers integrated with fuel nozzles to deliver a swirling fuel-air mixture to the combustor. A radial-radial swirler is an example of such a swirler, a primary with a secondary radial swirler coupled together such that the primary and secondary swirlers are necessarily connected together in both the axial and radial directions. Includes a radial turner. A fuel nozzle is arranged in the primary swirler, and the fuel injected by the fuel nozzle is mixed with air swirled radially inward by the primary swirler at the tip of the fuel nozzle. The fuel nozzles arranged in the primary swirler are generally radially movable relative to the primary swirler, resulting in an offset of the primary swirl air relative to the fuel injected by the fuel nozzle. Such offsets can cause non-uniform fuel distribution within the secondary swirler's venturi.

본 발명의 특징 및 장점은 첨부 도면들에 설명된 바와 같이 다양한 예시적인 실시예들에 대한 다음의 설명으로부터 명백해질 것이며, 여기서 유사한 참조 부호들은 일반적으로 동일하고, 기능적 및/또는 구조적으로 유사한 요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 예시적인 하이 바이패스 터보팬 제트 엔진(high by-pass turbofan jet engine)의 개략적인 부분 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 양태에 따른 예시적인 연소 섹션의 부분 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 양태에 따른 예시적인 선회기 조립체의 부분 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 양태에 따른 예시적인 선회기 조립체의, 도 3의 도면부호 150에서 취한 상세 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 양태에 따른 예시적인 선회기 조립체의 부분 평단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 양태에 따른, 선회기 조립체의 예시적인 1차 선회기의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 양태에 따른, 선회기 조립체의 예시적인 2차 선회기의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 양태에 따른 예시적인 선회기 조립체의, 도 3의 도면부호 150에서 취한 상세 부분 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 양태에 따른 예시적인 선회기 조립체의, 도 3의 도면부호 150에서 취한 상세 부분 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 양태에 따른 예시적인 선회기 조립체의, 도 3의 도면부호 150에서 취한 상세 부분 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 양태에 따른 예시적인 선회기 조립체의, 도 3의 도면부호 150에서 취한 상세 부분 단면도이다.Features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of various exemplary embodiments as illustrated in the accompanying drawings, in which like reference numerals generally refer to identical, functionally and/or structurally similar elements. indicate
1 is a schematic, partial cross-sectional side view of an exemplary high by-pass turbofan jet engine in accordance with an aspect of the present invention.
2 is a partial cross-sectional side view of an exemplary combustion section in accordance with one aspect of the present invention.
3 is a partial cross-sectional side view of an exemplary orbiter assembly in accordance with one aspect of the present invention.
4 is a detailed partial cross-sectional view, taken at 150 in FIG. 3, of an exemplary orbiter assembly in accordance with one aspect of the present invention.
5 is a partial top cross-sectional view of an exemplary orbiter assembly in accordance with one aspect of the present invention.
6 is a perspective view of an exemplary primary orbiter of a orbiter assembly, in accordance with another aspect of the present invention.
7 is a perspective view of an exemplary secondary orbiter of a orbiter assembly, in accordance with an aspect of the present invention.
8 is a detailed partial cross-sectional view, taken at 150 in FIG. 3, of an exemplary orbiter assembly according to another aspect of the present invention.
9 is a detailed partial cross-sectional view, taken at 150 in FIG. 3, of an exemplary orbiter assembly according to another aspect of the present invention.
10 is a detailed partial cross-sectional view, taken at 150 in FIG. 3, of an exemplary orbiter assembly according to another aspect of the present invention.
11 is a detailed partial cross-sectional view, taken at 150 in FIG. 3, of an exemplary orbiter assembly according to another aspect of the present invention.

본 발명의 특징, 장점 및 실시예들은 다음의 상세한 설명, 도면 및 청구범위를 고려하여 설명되거나 또는 이들로부터 명백해진다. 또한, 다음의 상세한 설명은 예시적인 것이며, 청구된 바와 같은 공개된 범위를 제한하지 않으면서 추가적인 설명을 제공하도록 의도된 것으로 이해되어야 한다.The features, advantages and embodiments of the present invention are described or apparent from a consideration of the following detailed description, drawings and claims. It is also to be understood that the following detailed description is illustrative and is intended to provide additional explanation without limiting the disclosed scope as claimed.

다양한 실시예들이 아래에서 상세히 논의된다. 특정 실시예들이 논의되지만 이것은 단지 예시 목적으로만 수행된다. 관련 기술분야의 통상의 기술자라면 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다른 구성 요소들 및 기기 구성이 사용될 수 있음을 인식하게 될 것이다.Various embodiments are discussed in detail below. Although specific embodiments are discussed, this is done for illustrative purposes only. Those skilled in the art will recognize that other components and device configurations may be used without departing from the spirit and scope of the present invention.

본원에 사용된 바와 같이, "제1", "제2" 및 "제3"이라는 용어는 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위해 상호교환 가능하게 사용될 수 있으며 개별 구성 요소들의 위치 또는 중요성을 나타내려는 의도를 갖지 아니한다.As used herein, the terms “first,” “second,” and “third” may be used interchangeably to distinguish one element from another, and the location or importance of individual elements. does not intend to indicate

"상류" 및 "하류"라는 용어는 유체 경로에서 유체 유동에 대한 상대적 방향을 의미한다. 예를 들어, "상류"는 유동하는 유체가 기인하는 방향을 나타내고, "하류"는 유동하는 유체가 향하는 방향을 나타낸다.The terms "upstream" and "downstream" refer to the relative direction of fluid flow in a fluid path. For example, "upstream" indicates the direction from which a flowing fluid originates, and "downstream" indicates the direction in which the flowing fluid is directed.

방사상-방사상 선회기를 포함하는 농후 연소식 연소기(rich-burn combustor)에서, 선회기 조립체는 함께 연결된 1차 선회기 및 2차 선회기 모두를 갖는다. 연료 노즐은 순차적으로 1차 선회기와 연결(interfacing)되는 페룰 플레이트(ferrule plate)와 연결된다. 1차 선회기는 일반적으로 연료 노즐의 선단에 있는 벤츄리 상류의 1차 혼합 영역으로 방사상 내측으로의 선회를 유도한다. 연료 노즐로부터의 연료는 상기 1차 혼합 영역에서 선회되는 1차 공기 유동 내로 분사된다. 이와 같은 종래 시스템에서, 선회기의 1차 베인에 대한 연료 노즐 사이에 방사상 오프셋이 발생할 수 있으며, 이는 연료 분배의 불균일성을 초래할 수 있는 벤츄리와의 속도 분배에 불균일성을 야기한다. 연료 분배의 불균일성은 1차 연소 영역에서 고온 포켓(pocket)을 유발할 수 있으며, 이는 더 많은 NOx 배출을 초래할 수 있다. 또한, NOx 배출을 감소시키기 위해 연료 노즐로부터 분사되는 물을 사용하는 가스 터빈에서, 오프셋은 물 분배의 불균일성을 초래하여 한 측면 상에서 높은 수준의 화염 소멸을 야기시켜, 더 많은 CO 배출 및 연소 효율의 감소를 초래한다.In a rich-burn combustor comprising a radial-radial swirler, the swirler assembly has both a primary swirler and a secondary swirler connected together. The fuel nozzle is connected to a ferrule plate which in turn interfaces with the primary swirler. The primary swirler induces a radially inward turn into the primary mixing zone, usually upstream of the venturi at the tip of the fuel nozzle. Fuel from the fuel nozzle is injected into the primary air flow swirling in the primary mixing zone. In such a conventional system, a radial offset may occur between the fuel nozzles to the primary vane of the swirler, causing non-uniformity in the velocity distribution with the venturi which may result in non-uniformity in fuel distribution. Non-uniformity in fuel distribution can cause hot pockets in the primary combustion region, which can lead to higher NOx emissions. Also, in gas turbines that use water injected from fuel nozzles to reduce NOx emissions, the offset results in non-uniformity in the water distribution, resulting in high levels of flame extinction on one side, resulting in higher CO emissions and higher combustion efficiency. cause a decrease

본 발명은 1차 선회기 유동에 대한 연료 노즐의 방사상 이동을 제한함으로써 상술된 사항을 해결하고, 또한 선회기/연료 노즐 장치의 구성 요소 부품들 사이의 방사상 이동을 허용하는 것을 목적으로 한다. 따라서, 본 발명은 부유하는 1차 선회기가 2차 선회기와 연결되어 1차 선회기와 2차 선회기 사이의 축방향 연결을 유지하면서 방사상 이동을 허용하는 선회기 조립체를 제공한다. 또한, 1차 선회기와 연료 노즐은, 연료 노즐이 방사상으로 이동할 때, 1차 선회기도 또한 연료 노즐과 함께 방사상으로 이동하도록 위치된다. 따라서, 연료 노즐과 함께 부유하는 1차 선회기는 연료 노즐에 의해 분사된 연료와 1차 선회기로부터의 1차 공기 유동 사이에서 방사상 관계를 유지한다. 또한, 방사상 선회기에는, 상기 1차 선회된 공기 유동을 연료 노즐 선단에서 방사상 내측으로 단순히 지향시키는 것이 아니라, 1차 공기 유동을 2차 선회기에 포함된 벤츄리를 향하는 하류 방향으로 소정의 각도를 갖고 방사상 내측으로 향하게 하는 유동 통로가 배열된다. 그 결과, 본 발명의 선회기 조립체는 벤츄리 내에서 보다 균일한 연료 분배를 제공할 수 있으며, 그에 따라 NOx 및 CO의 배출을 감소시킬 수 있다.The present invention aims to solve the above problems by limiting the radial movement of the fuel nozzle relative to the primary swirler flow, and also to allow radial movement between component parts of the swirler/fuel nozzle arrangement. Accordingly, the present invention provides a swirler assembly in which a floating primary swirler is connected to a secondary swirler to allow radial movement while maintaining an axial connection between the primary swirler and the secondary swirler. Further, the primary swirler and the fuel nozzle are positioned such that when the fuel nozzle moves radially, the primary swirler also moves radially with the fuel nozzle. Thus, the primary swirler floating with the fuel nozzle maintains a radial relationship between the fuel injected by the fuel nozzle and the primary air flow from the primary swirler. In addition, in the radial swirler, the primary air flow is not simply directed radially inward from the tip of the fuel nozzle in the primary swirler, but has a predetermined angle in the downstream direction toward the venturi included in the secondary swirler. A radially inwardly directed flow passage is arranged. As a result, the swirler assembly of the present invention can provide a more uniform distribution of fuel within the venturi, thereby reducing NOx and CO emissions.

이제 도면들을 참조하면, 도 1은 본 발명의 다양한 실시예들을 통합할 수 있는 바와 같이, 본원에서 "엔진(10)"으로 지칭되는, 예시적인 하이 바이패스 터보팬 제트 엔진(10)의 개략적인 부분 측단면도이다. 덕트형 터보팬 엔진을 참조하여 아래에 추가로 설명하겠지만, 본 발명은 또한 선박 및 산업용 터빈 엔진 및 보조 동력 장치를 포함하는 터보제트, 터보프롭, 및 터보샤프트 가스 터빈 엔진을 포함하는 일반적으로 터보기계에 적용 가능하다. 또한, 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같은 덕트형 팬 유형의 터빈 엔진에 제한되지 않으며, 비덕트형 팬(UDF) 유형의 터빈 엔진에서 구현될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(10)은 참조 목적을 위해 상류 단부(98)로부터 하류 단부(99)까지 관통하여 연장하는 축방향 중심선 축(12)을 갖는다. 일반적으로, 엔진(10)은 팬 조립체(14) 및 상기 팬 조립체(14)의 하류에 배열되는 코어 엔진(16)을 포함할 수 있다.Referring now to the drawings, FIG. 1 is a schematic representation of an exemplary high bypass turbofan jet engine 10, referred to herein as “engine 10”, as may incorporate various embodiments of the present invention. This is a partial cross section. Although further described below with reference to ducted turbofan engines, the present invention is also directed to turbomachinery generally, including turbojets, turboprops, and turboshaft gas turbine engines, including marine and industrial turbine engines and auxiliary power units. Applicable. Further, the present invention is not limited to a ducted fan type turbine engine as shown in FIG. 1 and may be implemented in a non-ducted fan (UDF) type turbine engine. As shown in FIG. 1 , the engine 10 has an axial centerline axis 12 extending therethrough from an upstream end 98 to a downstream end 99 for reference purposes. Generally, the engine 10 may include a fan assembly 14 and a core engine 16 arranged downstream of the fan assembly 14 .

상기 코어 엔진(16)은 일반적으로 환형 입구(20)를 한정하는 외부 케이싱(18)을 포함할 수 있다. 상기 외부 케이싱(18)은, 직렬 유동 관계로, 부스터 또는 저압(LP) 압축기, 고압(HP) 압축기(24), 연소 섹션(26)을 갖는 압축기 섹션과, 고압(HP) 터빈(28), 저압(LP) 터빈(30)을 포함하는 터빈 섹션, 및 제트 배기 노즐 섹션(32)을 감싸거나 적어도 부분적으로 형성한다. 고압(HP) 로터 샤프트(34)는 HP 터빈(28)을 HP 압축기(24)에 구동적으로 연결한다. 저압(LP) 로터 샤프트(36)는 LP 터빈(30)을 LP 압축기(22)에 구동적으로 연결한다. LP 로터 샤프트(36)는 또한 팬 조립체(14)의 팬 샤프트(38)에 연결될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 특정 실시예들에서, LP 로터 샤프트(36)는 간접 구동 또는 기어 구동 구성과 같은 감속 기어(40)를 통해 팬 샤프트(38)에 연결될 수 있다. 다른 실시예들에서, 비록 도시되지는 않았지만, 엔진(10)은 중간 압력(IP) 압축기 및 중간 압력 샤프트와 함께 회전 가능한 터빈을 추가로 포함할 수 있다.The core engine 16 may include an outer casing 18 defining a generally annular inlet 20 . The outer casing 18 comprises, in series flow relation, a booster or low pressure (LP) compressor, a high pressure (HP) compressor 24, a compressor section having a combustion section 26, a high pressure (HP) turbine 28, It surrounds or at least partially forms the turbine section, including the low pressure (LP) turbine 30, and the jet exhaust nozzle section 32. A high pressure (HP) rotor shaft 34 operatively connects the HP turbine 28 to the HP compressor 24 . A low pressure (LP) rotor shaft 36 operatively connects the LP turbine 30 to the LP compressor 22 . The LP rotor shaft 36 may also be connected to the fan shaft 38 of the fan assembly 14 . As shown in FIG. 1 , in certain embodiments, the LP rotor shaft 36 may be connected to the fan shaft 38 through a reduction gear 40, such as an indirect drive or gear drive configuration. In other embodiments, although not shown, engine 10 may further include a rotatable turbine with an intermediate pressure (IP) compressor and an intermediate pressure shaft.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 팬 조립체(14)는 팬 샤프트(38)에 결합되고 이로부터 방사상 외향으로 연장되는 복수의 팬 블레이드(42)를 포함한다. 환형 팬 케이싱 또는 나셀(nacelle)(44)은 팬 조립체(14) 및/또는 코어 엔진(16)의 적어도 일부를 원주 방향으로 둘러싼다. 일 실시예에 있어서, 나셀(44)은 원주 방향으로 이격된 복수의 출구 안내 베인 또는 스트럿(46)에 의해 코어 엔진(16)에 대해 지지될 수 있다. 또한, 나셀(44)의 적어도 일부는 중간에 바이패스 공기 유동 통로(48)를 형성하기 위해 코어 엔진(16)의 외부 부분 위로 연장될 수 있다.As shown in FIG. 1 , the fan assembly 14 includes a plurality of fan blades 42 coupled to and extending radially outwardly from a fan shaft 38 . An annular fan casing or nacelle 44 circumferentially surrounds at least a portion of the fan assembly 14 and/or core engine 16 . In one embodiment, the nacelle 44 may be supported relative to the core engine 16 by a plurality of circumferentially spaced exit guide vanes or struts 46 . Additionally, at least a portion of the nacelle 44 may extend over an outer portion of the core engine 16 to form a bypass air flow passage 48 therebetween.

도 2는 본 발명에 따른 예시적인 연소 섹션(26)을 도시한다. 도 2에서, 연소 섹션(26)은 선회기 조립체(50), 연료 노즐 조립체(52), 돔 조립체(54), 연소 라이너(56) 및 카울(cowl)(57)을 포함한다. 연소 라이너(56)는 중간에 연소 챔버(62)를 형성하는 환형 외부 라이너(58) 및 내부 라이너(60)를 포함한다. 카울(57) 내에 압력 플리넘(pressure plenum)(66)이 형성된다. 외부 유동 통로(68)는 외부 케이싱(64)과 환형 외부 라이너(58) 사이에 형성되고, 내부 유동 통로(69)는 내부 케이싱(65)과 환형 내부 라이너(60) 사이에 형성된다. 다시 도 1을 참조하면, 작동 시, 공기(73)는 나셀 입구(76)에서 나셀(44)로 진입하고, 공기(73)의 일부는 압축기 입구 공기 유동(80)으로서 압축기 섹션(22/24)으로 진입하여 압축된다. 공기(73)의 다른 부분은 바이패스 공기 유동 통로(48)로 진입하고, 이에 의해 바이패스 공기 유동(78)을 제공한다. 도 2에서, 압축기 섹션(22/24)으로부터의 압축 공기(82)는 디퓨저(diffuser)(도시되지 않음)를 통해 연소 섹션(26)으로 진입한다. 압축 공기의 일부(82(a))는 압력 플리넘(66)에 대해 카울(57)로 진입하고, 압축 공기의 다른 부분(82(b))은 외부 유동 통로(68) 및 내부 유동 통로(69)를 통과한다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 압력 플리넘(66)의 압축 공기(82(a))는 선회기 조립체(50)를 통과하여, 연료 노즐 조립체(52)에 의해 분사된 연료와 혼합 및 점화되어 연소 생성물 가스(86)를 생성한다.2 shows an exemplary combustion section 26 according to the present invention. In FIG. 2 , combustion section 26 includes swirler assembly 50 , fuel nozzle assembly 52 , dome assembly 54 , combustion liner 56 and cowl 57 . The combustion liner 56 includes an annular outer liner 58 and an inner liner 60 defining a combustion chamber 62 therebetween. A pressure plenum 66 is formed within the cowl 57 . An outer flow passage 68 is formed between the outer casing 64 and the annular outer liner 58, and an inner flow passage 69 is formed between the inner casing 65 and the annular inner liner 60. Referring again to FIG. 1 , in operation, air 73 enters the nacelle 44 at the nacelle inlet 76, a portion of the air 73 as compressor inlet air flow 80 in the compressor section 22/24 ) and is compressed. Another portion of the air 73 enters the bypass air flow passage 48 , thereby providing the bypass air flow 78 . In Figure 2, compressed air 82 from the compressor section 22/24 enters the combustion section 26 through a diffuser (not shown). A portion of the compressed air 82 (a) enters the cowl 57 against the pressure plenum 66, and another portion 82 (b) of the compressed air passes through the outer flow passage 68 and the inner flow passage ( 69) pass. As described below, compressed air 82(a) from pressure plenum 66 passes through swirler assembly 50, mixes with and ignites fuel injected by fuel nozzle assembly 52, and burns. Product gas 86 is produced.

도 3은 선회기 조립체(50)의 부분 단면도를 도시한다. 선회기 조립체(50)는 일반적으로 선회기 조립체 중심선(100)을 따르는 길이 방향(L), 선회기 조립체 중심선(100)으로부터 외향으로 연장하는 방사 방향(R), 및 선회기 조립체 중심선(100)을 중심으로 하는 원주 방향(C)을 한정한다. 선회기 조립체(50)는 1차 선회기(102) 및 2차 선회기(104)를 포함한다. 연료 노즐(106)은 1차 선회기(102) 내에 배열되고, 플레어(108)가 2차 선회기(104)에 연결된다. 2차 선회기(104)는 돔 조립체(54)에 적절하게 연결되고, 1차 선회기(102)는, 1차 선회기(102) 및 그 안에 배치된 연료 노즐(106)을 방사 방향으로 이동시키게 하는 반면 1차 선회기(102)와 2차 선회기(104) 사이의 길이 방향으로의 밀착을 유지하는 방식으로, 2차 선회기(104)에 연결된다.3 shows a partial cross-sectional view of the orbiter assembly 50 . Swivel assembly 50 generally has a longitudinal direction (L) along the swirl assembly centerline 100, a radial direction (R) extending outwardly from the swirl assembly centerline 100, and a swirler assembly centerline 100. defines a circumferential direction (C) centered on The orbiter assembly 50 includes a primary orbiter 102 and a secondary orbiter 104 . A fuel nozzle 106 is arranged in the primary orbiter 102 and a flare 108 is connected to the secondary orbiter 104. The secondary orbiter 104 is suitably connected to the dome assembly 54, and the primary orbiter 102 radially moves the primary orbiter 102 and the fuel nozzle 106 disposed therein. while maintaining close contact in the longitudinal direction between the primary swirler 102 and the secondary swirler 104, it is connected to the secondary swirler 104.

1차 선회기(102)는 내부에 복수의 1차 선회 베인(114)을 갖는 1차 선회 통로(112)를 한정하는 1차 선회부(110)를 포함하는 것으로 보여진다. 복수의 1차 선회 베인(114)은 1차 선회 통로(112)를 통과하는 공기 내로 방사상 선회를 유도한다. 연료 노즐 연결부(116)가 1차 선회부(110)의 방사상 내측으로 배열되고 연료 노즐(106)과 연결되도록 구성된다. 1차 선회기 연결부(118)가 1차 선회부(110)의 하류 측(120) 상에 배열되고 이를 관통하는 1차 선회기 유동 개구부(122)를 갖는다. 1차 선회기 연결부(118)는 1차 선회기(102) 및 이에 연결된 연료 노즐(106)이 1차 선회기(102)와 2차 선회기(104) 사이에서 방사상으로 이동(예를 들면, 방사 방향으로 전환 또는 이동)하되, 1차 선회기(102)와 2차 선회기(104) 사이에서 길이 방향으로의 밀착을 유지할 수 있도록 하는 방식으로, 2차 선회기(104)와 연결되도록 구성된다. 1차 선회기 연결부(118)의 한 구성은 아래에서 더 상세히 논의될 것이다. 1차 선회기 유동 개구부(122)는 연료-공기 혼합물이 1차 선회기(102)로부터 2차 선회기(104)의 벤츄리(124)로 통과하는 것을 허용한다. 연료 노즐 연결 부(116)와 1차 선회기 연결부(118)는 1차 선회 통로(112)와 유체 연통하는 1차 산화제 유동 통로(126)를 상기 연결부들 사이에 형성한다. 1차 산화제 유동 통로(126)는 적어도 부분적으로 길이 방향(L)으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 아래에서 설명되는 바와 같이, 1차 산화제 유동 통로(126)는 공기의 유동을 하류 방향으로 길이 방향으로 향하게 하는 출구를 가질 수 있거나, 또는 공기의 유동을 소정의 각도를 갖고 방사상 내측으로 향하게 하는 출구를 가져서, 공기가 하류와 내측 모두로 향하게 한다. 1차 선회 통로(112)로부터 선회된 1차 공기(130)는 1차 산화제 유동 통로(126)를 통해 유동하여, 선회된 1차 공기(130)가 연료 노즐(106)에 의해 분사되는 연료(128)와 혼합된다. 1차 산화제 유동 통로(126)의 다양한 구성은 하기에서 더욱 상세하게 설명된다.The primary orbiter 102 is shown to include a primary orbital portion 110 defining a primary orbital passage 112 having a plurality of primary orbital vanes 114 therein. The plurality of primary turning vanes 114 induce radial turning into the air passing through the primary turning passage 112 . The fuel nozzle connecting portion 116 is arranged radially inward of the primary turning portion 110 and is configured to be connected to the fuel nozzle 106 . A primary swirler connection 118 is arranged on the downstream side 120 of the primary swirl 110 and has a primary swirler flow opening 122 therethrough. The primary swirler connecting portion 118 allows the primary swirler 102 and the fuel nozzle 106 connected thereto to move radially between the primary swirler 102 and the secondary swirler 104 (for example, Conversion or movement in the radial direction), but configured to be connected to the secondary swirler 104 in a way to maintain close contact in the longitudinal direction between the primary swirler 102 and the secondary swirler 104 do. One configuration of the primary swirler connection 118 will be discussed in more detail below. The primary swirler flow opening 122 allows the fuel-air mixture to pass from the primary swirler 102 to the venturi 124 of the secondary swirler 104 . The fuel nozzle connection 116 and the primary swirler connection 118 form a primary oxidant flow passage 126 in fluid communication with the primary swirl passage 112 between the connections. The primary oxidant flow passage 126 may extend at least partially in the longitudinal direction (L). For example, as described below, the primary oxidant flow passage 126 can have an outlet that directs the flow of air longitudinally in a downstream direction, or directs the flow of air radially inward at an angle. has an outlet directed to the air, directing air both downstream and inward. The primary air 130 turning from the primary turning passage 112 flows through the primary oxidizing agent flow passage 126, and the turning primary air 130 is injected by the fuel nozzle 106 ( 128). The various configurations of the primary oxidant flow passage 126 are described in more detail below.

여전히 도 3을 참조하면, 2차 선회기(104)는 내부에 복수의 2차 선회 베인(136)을 갖는 2차 선회 통로(134)를 한정하는 2차 선회부(132)를 포함한다. 2차 선회기(104)는 또한 2차 선회부(132)의 하류에서 길이 방향으로 연장되는 2차 환형 축벽(138)과, 2차 선회부(132) 및 2차 환형 축벽(138)의 방사상 내측으로 배열되는 벤츄리(124)를 포함한다. 2차 산화제 유동 통로(140)가 벤츄리(124), 2차 선회부(132) 및 2차 환형 축벽(138) 사이에 한정된다. 2차 산화제 유동 통로(140)는 공기(146)의 유동을 위해 제공되며, 이는 2차 선회부(132)의 복수의 2차 선회 베인(136)에 의해 선회되어, 벤튜리(124) 외부 및 플레어(108) 내로 유동하며, 벤츄리(124)로부터 플레어(108)로 유동하는 연료-공기 혼합물(148)과 혼합된다. 2차 선회기(104)는 또한 2차 선회기(104)의 상류 측(144) 상에 배열되는 2차 선회기 연결 부재(142)를 포함한다. 1차 선회기(102)와 2차 선회기(104) 사이의 연결은 아래에서 더욱 상세하게 설명될 것이다.Still referring to FIG. 3 , the secondary orbiter 104 includes a secondary orbital portion 132 defining a secondary orbital passage 134 having a plurality of secondary orbital vanes 136 therein. The secondary orbiter 104 also includes a secondary annular shaft wall 138 extending in the longitudinal direction downstream of the secondary rotation unit 132, and a radial direction of the secondary rotation unit 132 and the secondary annular shaft wall 138. It includes a venturi 124 arranged inwardly. A secondary oxidant flow passage 140 is defined between the venturi 124 , the secondary turn 132 and the secondary annular shaft wall 138 . The secondary oxidant flow passage 140 is provided for the flow of air 146, which is turned by the plurality of secondary turn vanes 136 of the secondary turn 132, outside and outside the venturi 124. It flows into the flare 108 and mixes with the fuel-air mixture 148 flowing from the venturi 124 to the flare 108. The secondary orbiter 104 also includes a secondary orbiter connection member 142 arranged on the upstream side 144 of the secondary orbiter 104 . The connection between the primary swirler 102 and the secondary swirler 104 will be described in more detail below.

도 4는 도 3의 도면부호 150에서 취한 상세 부분 단면도이다. 도 4에서, 1차 선회부(110)는 제1의 1차 선회부 방사형 벽(152), 제1의 1차 선회부 방사형 벽(152)의 하류에 위치하는 제2의 1차 선회부 방사형 벽(154), 및 제1의 1차 선회부 방사형 벽(152)과 제2의 1차 선회부 방사형 벽(154)을 연결하는 복수의 1차 선회 베인(114)을 포함하는 것으로 보여진다. 제1의 1차 선회부 방사형 벽(152)과 제2의 1차 선회부 방사형 벽(154) 모두는 선회기 조립체 중심선(100)을 중심으로 원주 방향으로 연장한다. 복수의 1차 선회 베인(114)은 선회기 조립체 중심선(100)(도 3)을 중심으로 원주 방향으로 이격되고, 1차 선회 통로(112)를 통해 유동하는 공기에 선회를 유도하도록 배열된다.FIG. 4 is a detailed partial cross-sectional view taken at reference numeral 150 in FIG. 3 . In FIG. 4, the primary turn 110 is a first turn radial wall 152 and a second primary turn radial located downstream of the first turn radial wall 152. wall 154 and a plurality of primary turn vanes 114 connecting the first primary turn radial wall 152 and the second primary turn radial wall 154 . Both the first primary turn radial wall 152 and the second primary turn radial wall 154 extend circumferentially about the swirl assembly centerline 100 . The plurality of primary swing vanes 114 are spaced circumferentially about the centerline of the swirler assembly 100 (FIG. 3) and are arranged to induce swirl in the air flowing through the primary swirl passage 112.

연료 노즐 연결부(116)는 연료 노즐 개구부(158) 사이에서 제1의 1차 선회부 방사형 벽(152)으로 방사상 연장하는 환형 연료 노즐 벽(156)을 포함하고, 또한 제1의 1차 선회부 방사형 벽(152)에 대해 하류로 연장하는 연료 노즐 벽의 방사상 내측 부분(160)을 포함한다. 1차 산화제 유동 통로(126)의 1차 산화제 유동 통로 상류 표면(162)은 연료 노즐 벽의 방사상 내측 부분(160)의 방사상 외부 표면(164)에 의해 한정된다.The fuel nozzle connection 116 includes an annular fuel nozzle wall 156 extending radially between the fuel nozzle openings 158 to the first primary turn radial wall 152 and also includes a first primary turn radial wall 156. and a radially inner portion 160 of the fuel nozzle wall extending downstream to the radial wall 152 . The primary oxidant flow passage upstream surface 162 of the primary oxidant flow passage 126 is defined by the radially outer surface 164 of the radially inner portion 160 of the fuel nozzle wall.

1차 선회기 연결부(118)는, 적어도 부분적으로 1차 선회기 유동 개구부(122)를 한정하는 1차 선회기 연결부의 방사형 벽 개구부(177)를 구비한 1차 선회기 연결부의 방사형 벽(166)을 갖는다. 도 4에 도시된 바와 같이, 1차 선회기 연결부의 방사형 벽(166)을 통한 1차 선회기 연결부의 방사형 벽 개구부(177)는 선회기 조립체 중심선(100)에 대해 하류 방향으로 방사상 외향으로 연장되는 원추형 프로파일을 갖는 원추형 표면(178)을 가질 수 있다. 원추형 표면(178)의 각도(180)는, 예를 들어, 선회기 조립체 중심선(100)에 대해 30도 내지 70도 범위일 수 있다. 1차 선회기 연결부의 방사형 벽(166)은 또한 1차 선회기 연결부의 방사형 벽(166)의 방사상 내측 부분(170)과 제2의 1차 선회부의 방사형 벽(154)을 연결하는 1차 선회기 연결부의 연결 벽(168)을 포함하여, 제2의 1차 선회부의 방사형 벽(154)의 하류 표면(173)과 1차 선회기 연결부의 방사형 벽(166)의 상류 표면(175) 사이에 1차 선회기 연결부 갭(172)을 형성한다. 1차 선회기 연결부의 연결 벽(168)의 방사상 내부 표면(174)은 1차 산화제 유동 통로(126)의 1차 산화제 유동 통로 하류 표면(176)을 한정한다.The primary swirler connection 118 includes a radial wall 166 of the primary swirler connection having a radial wall opening 177 of the primary swirler connection that at least partially defines the primary swirler flow opening 122. ) has As shown in FIG. 4 , the radial wall opening 177 of the primary swirler connection through the radial wall 166 of the primary swirler connection extends radially outward in a downstream direction relative to the swirler assembly centerline 100 . may have a conical surface 178 having a conical profile. The angle 180 of the conical surface 178 may range from 30 degrees to 70 degrees relative to the pivot assembly centerline 100, for example. The radial wall 166 of the primary swirler connection also connects the radially inner portion 170 of the radial wall 166 of the primary swirler connection to the radial wall 154 of the second primary turn. Between the downstream surface 173 of the radial wall 154 of the second primary turn and the upstream surface 175 of the radial wall 166 of the primary swirler connection, including the connecting wall 168 of the first turn connection. A primary swirler connecting portion gap 172 is formed. The radial inner surface 174 of the connecting wall 168 of the primary swirler connection defines a primary oxidant flow passage downstream surface 176 of the primary oxidant flow passage 126 .

2차 선회부(132)는 2차 선회부(132)의 상류 측 상에 제1의 2차 선회부 방사형 벽(182)과, 2차 선회부(132)의 하류 측 상에 제2의 2차 선회부 방사형 벽(184)을 포함한다. 복수의 2차 선회기 베인(136)은 제1의 2차 선회부 방사형 벽(182)과 제2의 2차 선회부 방사형 벽(184) 사이에서 연장되어 이들을 연결한다. 복수의 1차 선회 베인(114)과 마찬가지로, 복수의 2차 선회 베인(136)은 선회기 조립체 중심선(100)을 중심으로 원주 방향으로 이격되고, 또한 2차 선회 통로(134)를 통해 유동하는 공기에 선회를 유도하도록 배열된다.The secondary turn 132 has a first secondary turn radial wall 182 on the upstream side of the secondary turn 132 and a second 2 on the downstream side of the secondary turn 132. Secondary turn radial wall 184. A plurality of secondary swirler vanes 136 extend between and connect the first secondary turn radial wall 182 and the second secondary turn radial wall 184 . Like the plurality of primary turning vanes 114, the plurality of secondary turning vanes 136 are spaced apart in the circumferential direction about the center line of the pivot assembly 100, and also flow through the secondary turning passage 134. Arranged to induce swirl in the air.

1차 선회기(102)와 2차 선회기(104) 사이의 예시적인 연결이 이제 도 5 내지 도 7과 관련하여 설명될 것이다. 도 5는 도 3과 유사한 선회기 조립체(50)의 부분 단면도이나, 그 선회기 조립체(50)는 선회기 조립체 중심선(100)을 중심으로 90도 회전된다. 도 6은 1차 선회기(102)의 하류 측의 사시도이고, 도 7은 2차 선회기(104)의 상류 측의 사시도이다. 도 5 및 도 6에서, 1차 선회기 연결부(118)는 반드시 선회기 조립체 중심선(100)을 중심으로 원주 방향으로 연장되는 환형 벽으로서의 1차 선회기 연결부의 방사형 벽(166)을 구성하는 것으로 도시되어 있으며, 1차 선회기 연결부 갭(172)이 1차 선회기 연결부의 방사형 벽(166)과 제2의 1차 선회부의 방사형 벽(154) 사이에서 제공된다. 물론, 1차 선회기 연결부의 방사형 벽(166)은 선회기 조립체 중심선(100)을 중심으로 완전히 360도 연장될 필요는 없으며, 1차 선회기 연결부의 방사형 벽(166)의 적어도 일부가 2차 선회기 연결 부재(142)와 결합하는 한 다른 배열도 구현될 수 있다.Exemplary connections between the primary orbiter 102 and the secondary orbiter 104 will now be described with respect to FIGS. 5-7 . FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a swirler assembly 50 similar to that of FIG. 3 , but with the swirler assembly 50 rotated 90 degrees about the swirler assembly centerline 100 . 6 is a perspective view of the downstream side of the primary swirler 102, and FIG. 7 is a perspective view of the upstream side of the secondary swirler 104. 5 and 6, the primary swirler connection portion 118 necessarily constitutes a radial wall 166 of the primary swirler connection portion as an annular wall extending circumferentially about the swirler assembly centerline 100. As shown, a primary swirler joint gap 172 is provided between the primary swirler joint radial wall 166 and the second primary pivot radial wall 154. Of course, the radial wall 166 of the primary swirler connection does not have to extend completely 360 degrees about the centerline of the swirler assembly 100, and at least a portion of the radial wall 166 of the primary swirler connection is formed by the secondary swirler connection. Other arrangements may also be implemented as long as they engage with the pivot link member 142 .

도 5 및 도 7을 참조하면, 상술된 바와 같이, 2차 선회기 연결 부재(142)는 2차 선회기(104)의 상류 측(144) 상에 배열된다. 도 7에 도시된 일 양태에서, 2차 선회기 연결 부재(142)는 복수의 스탠드오프(standoff)(192) 및 복수의 스탠드오프(192)에 연결된 유지 부재(194)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 유지 부재(194)는 1차 선회기 연결부(118)의 1차 선회기 연결부 갭(172) 내에 끼워지도록 구성된다. 스탠드오프(192)의 높이(196)는 1차 선회기 연결부의 방사형 벽(166)의 하류 표면(188)을 제1의 2차 선회부의 방사형 벽(182)의 상류 표면(190)과 결합시켜 하류 표면(188)과 상류 표면(190) 사이에 밀착을 제공하되, 1차 선회기(102)가 2차 선회기(104)에 대해 방사상으로 이동할 수 있게 충분히 이완되도록, 1차 선회기 연결부의 방사형 벽(166)의 두께(198)보다 약간 두꺼울 수 있다. 또한, 선회기 조립체 중심선(100)으로부터 1차 선회기 연결부의 방사형 벽(166)의 방사상 외부 표면(202)까지의 거리(206) 및 선회기 조립체 중심선(100)으로부터 스탠드오프(192)의 내부 표면(200)까지의 거리(208)는 1차 선회기(102)를 2차 선회기(104)에 대해 방사상으로 이동시키기 위해 상기 내부 표면(200)과 방사상 외부 표면(202) 사이에 갭(204)을 형성하도록 구성될 수 있다. 갭(204)의 크기는 스탠드오프(192)의 내부 표면(200)이 방사상 정지부로서 작용하여, 2차 선회기(104)에 대한 1차 선회기(102)의 방사상 이동의 양을 제한하도록 설정될 수 있다.Referring to FIGS. 5 and 7 , as described above, the secondary swirler connecting member 142 is arranged on the upstream side 144 of the secondary swirler 104 . In one aspect shown in FIG. 7 , the secondary swirler connection member 142 is shown to include a plurality of standoffs 192 and a retaining member 194 coupled to the plurality of standoffs 192. there is. The retaining member 194 is configured to fit within the primary swirler connection gap 172 of the primary swirler connection 118 . The height 196 of the standoffs 192 couples the downstream surface 188 of the radial wall 166 of the primary swirler connection with the upstream surface 190 of the radial wall 182 of the first secondary turn. Provide a seal between the downstream surface 188 and the upstream surface 190, but allow the primary swirler 102 to relax sufficiently to allow radial movement relative to the secondary swirler 104, so that the primary swirler connection portion It may be slightly thicker than the thickness 198 of the radial wall 166 . Also, the distance 206 from the swirl assembly centerline 100 to the radial outer surface 202 of the radial wall 166 of the primary swirler connection and the inside of the standoff 192 from the swirl assembly centerline 100. The distance 208 to the surface 200 is the gap ( 204). Gap 204 is sized such that inner surface 200 of standoff 192 acts as a radial stop, limiting the amount of radial movement of primary orbiter 102 relative to secondary orbiter 104. can be set.

1차 산화제 유동 통로(126)의 다양한 배열들이 이제 도 4 및 도 8과 관련하여 설명된다. 도 4를 다시 참조하면, 1차 산화제 유동 통로(126)는 입구 단부(210) 및 출구 단부(212)를 포함하는 것으로 도시된다. 1차 산화제 유동 통로(126)의 입구 단부(210)는 선회기 조립체 중심선(100)을 향해 방사상 내측으로 연장하는 것으로 도시되고, 1차 산화제 유동 통로(126)의 출구 단부(212)는 길이 방향 하류로, 그리고 방사 방향(R) 및 선회기 조립체 중심선(100)에 대해 방사상 내측으로 소정의 각도(216)를 갖고 연장된다. 일부 양태들에서, 각도(216)는 50도 내지 150도의 범위일 수 있다. 각도(216)가 90도인 경우, 1차 산화제 유동 통로(126)의 출구 단부(212)는 길이 방향 하류(예를 들어, 선회기 조립체 중심선(100)과 평행)로 연장된다. 도 4에 도시된 바와 같이. 연료 노즐(106)의 연료 노즐 선단(240)은 1차 선회 통로(112)로부터 길이 방향 하류에 정렬되고, 1차 산화제 유동 통로(126)의 출구 단부(212)는 일반적으로 연료 노즐 선단(240)과 정렬된다. 이와 같은 배열은 1차 선회 통로(112)로부터 1차 선회된 공기 유동이 연료(128)가 분사되는 연료 노즐 선단(240)에 더 가깝게 제공되도록 제공한다. 또한, 연료 노즐(106)이 1차 선회기(102)와 함께 이동하므로, 1차 선회기(102) 내에서 보다 균일하게 선회되는 연료-공기 혼합물이 획득될 수 있다. 따라서, 연료 분배의 불균일성을 유발시킬 수 있는 벤츄리 내 속도 분배의 불균일성이 감소될 수 있다. 또한, 높은 NOx 배출량을 유발시킬 수 있는 1차 연소 영역의 고온 포켓들도 감소 또는 제거할 수 있다. 또한, NOx 저감을 위해 연료 노즐로부터 물이 분사되는 경우, 한 면 상에서 높은 수준의 화염 소멸이 발생하여 높은 CO 배출량을 유발시키고 연소 효율을 저하시키는 수분 분배의 불균일성도 또한 감소된다.Various arrangements of the primary oxidant flow passage 126 are now described with respect to FIGS. 4 and 8 . Referring back to FIG. 4 , the primary oxidant flow passage 126 is shown as including an inlet end 210 and an outlet end 212 . The inlet end 210 of the primary oxidant flow passage 126 is shown extending radially inward toward the swirler assembly centerline 100 and the outlet end 212 of the primary oxidant flow passage 126 is longitudinally It extends downstream and at an angle 216 radially inward with respect to radial direction R and the swirler assembly centerline 100 . In some aspects, angle 216 may range from 50 degrees to 150 degrees. When angle 216 is 90 degrees, outlet end 212 of primary oxidant flow passage 126 extends longitudinally downstream (eg, parallel to swirler assembly centerline 100 ). As shown in Figure 4. The fuel nozzle tip 240 of the fuel nozzle 106 is aligned longitudinally downstream from the primary swirl passage 112, and the outlet end 212 of the primary oxidant flow passage 126 is generally fuel nozzle tip 240. ) aligned with Such an arrangement provides that the air flow primarily turned from the primary turning passage 112 is provided closer to the fuel nozzle tip 240 from which the fuel 128 is injected. Also, since the fuel nozzle 106 moves together with the primary swirler 102, a fuel-air mixture that turns more uniformly within the primary swirler 102 can be obtained. Accordingly, non-uniformity of velocity distribution within the venturi, which can cause non-uniformity of fuel distribution, can be reduced. Also, hot pockets in the primary combustion zone that can lead to high NOx emissions can be reduced or eliminated. In addition, non-uniformity in water distribution, which causes high levels of flame extinction on one side to cause high CO emissions and lowers combustion efficiency, is also reduced when water is injected from fuel nozzles for NOx reduction.

도 4에 도시된 일 양태에서, 1차 산화제 유동 통로 상류 표면(162)은 오목한 곡선 프로파일을 갖도록 형성될 수 있는 반면, 1차 산화제 유동 통로 하류 표면(176)은 볼록한 곡선 프로파일을 갖도록 형성될 수 있다. 대안적으로, 1차 산화제 유동 통로 하류 표면(176)의 원추형 표면(218)은 원추형 표면으로 형성될 수 있으며, 1차 산화제 유동 통로 상류 표면(162)의 원추형 표면(220)은 원추형 표면으로 형성될 수 있다. 일 양태에서, 1차 산화제 유동 통로(126)의 높이(214)는 1차 산화제 유동 통로(126)의 전체 길이에 걸쳐 일정한 높이를 가질 수 있다. 다른 관점에서, 1차 산화제 유동 통로 상류 표면(162) 및 1차 산화제 유동 통로 하류 표면(176)은 서로에 대해 일정한 영역을 가질 수 있다. 대안적으로, 1차 산화제 유동 통로 상류 표면(162) 및 1차 산화제 유동 통로 하류 표면(176)은 서로에 대해 발산 영역을 가질 수 있거나 또는 서로에 대해 수렴 영역을 가질 수 있다.In one aspect shown in FIG. 4 , the primary oxidant flow passage upstream surface 162 may be formed to have a concave curved profile, while the primary oxidant flow passage downstream surface 176 may be formed to have a convex curved profile. there is. Alternatively, conical surface 218 of primary oxidant flow passage downstream surface 176 may be formed as a conical surface and conical surface 220 of primary oxidant flow passage upstream surface 162 may be formed as a conical surface. It can be. In one aspect, the height 214 of the primary oxidant flow passage 126 can have a constant height over the entire length of the primary oxidant flow passage 126 . In another aspect, the primary oxidant flow passage upstream surface 162 and the primary oxidant flow passage downstream surface 176 can have a constant area relative to each other. Alternatively, the primary oxidant flow passage upstream surface 162 and the primary oxidant flow passage downstream surface 176 may have diverging regions relative to each other or may have convergent regions relative to each other.

도 8은 본 발명의 다른 양태에 따른 1차 산화제 유동 통로의 배열을 도시한다. 도 8의 배열에서, 연료 노즐 벽의 방사상 내측 부분(160)의 하류 단부(222)는 상류 방향으로 절단된 것으로 보여, 선회기 조립체 중심선(100)에 대해 방사상 외측으로 연장되는 절단된 하류 단부 표면(224)을 형성한다(도 5). 또한, 도 4의 배열은 정점(226)을 형성하는 원추형 표면(178) 및 원추형 표면(218)을 나타낼 수 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이, 정점(226)은 1차 선회기 연결부(118)의 방사상 내측 표면(228)이 선회기 조립체 중심선(100)에 대해 길이 방향으로 연장하는 수평 표면을 형성하도록 절단될 수 있다.8 illustrates an arrangement of primary oxidant flow passages in accordance with another aspect of the present invention. In the arrangement of FIG. 8 , the downstream end 222 of the radially inward portion 160 of the fuel nozzle wall is shown upstream cut, such that the cut downstream end surface extends radially outward relative to the orbiter assembly centerline 100. 224 (FIG. 5). The arrangement of FIG. 4 can also show conical surface 178 and conical surface 218 forming apex 226, as shown in FIG. 8, apex 226 is primary swirler connection 118 ) may be cut to form a horizontal surface extending longitudinally with respect to the orbiter assembly centerline 100.

1차 선회기(102)의 추가적인 특징들이 이제 도 9 및 도 10과 관련하여 설명될 것이다. 도 9에서, 1차 선회기 연결부(118)는 복수의 1차 퍼지 오리피스(230)를 포함하는 것으로 보여진다. 복수의 1차 퍼지 오리피스(230)는 1차 선회기 연결부 갭(172)으로부터 원추형 표면(178)을 통해 연장될 수 있고, 원추형 표면(178)과 접선 방향으로 연장될 수 있다. 즉, 복수의 1차 퍼지 오리피스(230)는 원추형 표면(178)에 접선 방향으로 원추형 표면(178)을 중심으로 원주 방향으로 유동하는 1차 선회기 연결부 갭(172)으로부터 공기의 유동을 제공하도록 배열될 수 있다. 도 10은 본 발명의 다른 양태에 따른 1차 퍼지 오리피스(238)의 배열을 도시한다. 도 10에서. 1차 선회기 연결부 방사형 벽(166)은 원추형 표면(178)과 1차 선회기 연결부 방사형 벽(166)의 방사상 외부 단부(236) 사이에서 부분적으로 연장되는 원추형 표면(178)에 환형 리세스(232)를 포함한다. 1차 퍼지 오리피스(238)는 1차 선회기 연결부 갭(172)으로부터 환형 리세스(232)로 퍼지 공기의 유동을 제공하기 위해 1차 선회기 연결부 방사형 벽(166)을 통해 환형 리세스(232)로 연장할 수 있다. 도 9의 1차 퍼지 오리피스(230)와 마찬가지로, 1차 퍼지 오리피스(238)는 환형 리세스(232)의 원주 주위에 퍼지 공기의 접선 방향 유동을 제공하도록 접선 방향으로 배열될 수 있다. 환형 리세스(232)의 깊이(234)는 1차 퍼지 오리피스(238)의 크기에 기초하여 설정될 수 있어서, 환형 리세스(232)로부터 원하는 양의 공기 유동을 제공한다.Additional features of the primary swirler 102 will now be described with respect to FIGS. 9 and 10 . In FIG. 9 , the primary swirler connection 118 is shown to include a plurality of primary purge orifices 230 . The plurality of primary purge orifices 230 may extend from the primary swirler junction gap 172 through the conical surface 178 and may extend tangentially with the conical surface 178 . That is, the plurality of primary purge orifices 230 are configured to provide a flow of air from the primary swirler joint gap 172 that flows circumferentially about the conical surface 178 in a direction tangential to the conical surface 178. can be arranged 10 shows an arrangement of primary purge orifices 238 according to another aspect of the present invention. in Figure 10. The primary swirler connection radial wall 166 has an annular recess in the conical surface 178 extending partially between the conical surface 178 and the radially outer end 236 of the primary swirler connection radial wall 166. 232). The primary purge orifice 238 is directed through the primary swirler joint radial wall 166 to the annular recess 232 to provide a flow of purge air from the primary swirler joint gap 172 into the annular recess 232. ) can be extended. Like primary purge orifice 230 of FIG. 9 , primary purge orifice 238 may be tangentially arranged to provide a tangential flow of purge air around the circumference of annular recess 232 . The depth 234 of the annular recess 232 can be set based on the size of the primary purge orifice 238 to provide a desired amount of air flow from the annular recess 232 .

도 11은 본 발명에 따른 선회기 조립체(50)의 다른 양태를 도시한다. 도 11에서, 1차 선회기(102)는 앞서 논의된 양태들 중 임의의 것에 대응할 수 있고, 주요 차이점은 2차 선회기(104)의 배열에 있다. 도 11의 양태에서, 2차 선회기(104)는 2차 선회기(104)의 상류 표면(190)에 연결된 중간 선회기(242)를 포함하는 것으로 보여진다. 중간 선회기(242)는 선회기 조립체 중심선(100)(도 5)을 중심으로 원주 방향으로 연장되는 환형 벽인 중간 선회기 방사형 벽(244)을 포함하는 것으로 보여질 수 있으며, 중간 선회기(242)가 벤츄리(124)와 유체 연통하도록 관통하는 중간 선회기 방사형 벽 개구부(250)를 포함한다. 1차 선회 베인(114)과 유사할 수 있는, 복수의 중간 선회 베인(246)이 중간 선회기 방사형 벽(244)과 제1의 2차 선회부 방사형 벽(182) 사이에 배치되어, 이를 통해 중간 선회기 유동 통로(252)를 형성한다. 중간 선회 베인(246)은 중간 선회기 유동 통로(252)를 통과하는 공기의 유동으로 선회를 유도하여, 벤츄리(124)의 상류 단부에 있는 중간 선회기 방사형 벽 개구부(250) 내에서 원주 방향으로 선회된 공기의 유동을 제공한다. 중간 선회 베인(246)의 선회 방향은 1차 선회 베인(114)의 선회 방향과 동일한 방향일 수 있다. 도 11에는 도시되지 않았지만, 2차 선회기 연결 부재(142)가 중간 선회기 방사형 벽(244)의 중간 선회기 방사형 벽의 상류 표면(248)에 제공된다. 도 11의 양태에서의 2차 선회기 연결 부재(142)는 도 3 및 도 4와 관련하여 위에서 설명된 양태와 동일할 수 있다.11 shows another aspect of a swirler assembly 50 according to the present invention. In FIG. 11 , the primary orbiter 102 may correspond to any of the previously discussed aspects, the main difference being the arrangement of the secondary orbiter 104 . In the aspect of FIG. 11 , the secondary orbiter 104 is shown to include an intermediate orbiter 242 coupled to the upstream surface 190 of the secondary orbiter 104 . The intermediate orbiter 242 can be seen to include an intermediate orbiter radial wall 244, which is an annular wall extending circumferentially about the orbiter assembly centerline 100 (FIG. 5). ) includes an intermediate swirl radial wall opening 250 therethrough in fluid communication with the venturi 124. A plurality of intermediate turn vanes 246, which may be similar to the primary turn vanes 114, are disposed between the intermediate turn radial wall 244 and the first secondary turn radial wall 182 through which Forms an intermediate swirler flow passage 252. Intermediate swirl vanes 246 induce swirl in the flow of air passing through mid swirler flow passage 252, circumferentially within mid swirler radial wall opening 250 at the upstream end of venturi 124. Provides a flow of swirled air. The turning direction of the intermediate turning vane 246 may be the same as the turning direction of the primary turning vane 114 . Although not shown in FIG. 11 , a secondary swirler connecting member 142 is provided on the upstream surface 248 of the intermediate swirler radial wall 244 of the intermediate swirler radial wall. The secondary swirler connecting member 142 in the aspect of FIG. 11 may be the same as the aspect described above with respect to FIGS. 3 and 4 .

중간 선회기(242)를 포함하는 도 11의 양태에서, 1차 산화제 유동 통로(126)로부터의 1차 선회기 공기 유동(254) 및 중간 선회기(242)로부터의 중간 선회된 공기 유동(256)과 연료를 더 양호하게 혼합하도록 제공하기 위해, 1차 선회기(102)에 설치될 때, 연료 노즐(106)은 더욱 하류로 이동될 수 있다. 예를 들어, 연료 노즐(106)은 연료 노즐 선단(240)이 중간 선회기 방사형 벽의 상류 표면(248)과 대략적으로 정렬되도록 더욱 하류로 이동될 수 있다.In the aspect of FIG. 11 that includes an intermediate swirler 242, the primary swirler air flow 254 from the primary oxidant flow passage 126 and the intermediate swirled air flow 256 from the intermediate swirler 242 ) and fuel, when installed in the primary swirler 102, the fuel nozzle 106 can be moved further downstream. For example, the fuel nozzle 106 may be moved further downstream such that the fuel nozzle tip 240 is approximately aligned with the upstream surface 248 of the mid swirler radial wall.

상술된 설명은 일반적으로 가스 터빈 엔진에 관한 것이지만, 가스 터빈 엔진은 다양한 환경에서 구현될 수 있다는 사실을 쉽게 이해할 수 있다. 예를 들어, 엔진은 항공기에서 구현될 수 있지만, 발전소, 해양 분야 또는 석유 및 가스 생산 분야와 같은 비항공기 분야에서도 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명은 항공기에서의 사용에 제한되지 않는다.While the foregoing description generally relates to gas turbine engines, it is readily appreciated that gas turbine engines may be implemented in a variety of environments. For example, an engine may be implemented in an aircraft, but may also be implemented in non-aircraft applications such as power plants, offshore applications, or oil and gas production applications. Accordingly, the present invention is not limited to use in aircraft.

본 발명의 추가 양태들은 다음 항목들의 주제에 의해 제공된다.Additional aspects of the invention are provided by the subject matter of the following sections.

가스 터빈 엔진용 선회기 조립체로서, 선회기 조립체는: (a) 내부에 복수의 1차 선회 베인을 갖는 1차 선회 통로를 한정하는 1차 선회부, (b) 1차 선회부의 방사상 내측으로 배열되고, 연료 노즐과 연결되도록 구성되는 연료 노즐 개구부를 갖는 연료 노즐 연결부, 및 (c) 1차 선회부의 하류 측 상에 배열되고, 1차 선회기 유동 개구부를 갖는 1차 선회기 연결부를 포함하며, 연료 노즐 연결부 및 1차 선회기 연결부는 이들 연결부 사이에서 1차 선회 통로와 유체 연통하는 1차 산화제 유동 통로를 한정하며, 1차 산화제 유동 통로는 적어도 부분적으로 길이 방향으로 연장되는, 1차 선회기; 및 (a) 벤츄리, 및 (b) 2차 선회기의 상류 측 상에 배열되는 2차 선회기 연결 부재를 포함하는, 상기 2차 선회기를 포함하며, 1차 선회기 연결부 및 2차 선회기 연결 부재는, 1차 선회기와 2차 선회기를 길이 방향으로 연결하고 2차 선회기에 대한 상기 1차 선회기의 방사상 이동을 허용하도록 결합된다.A swirler assembly for a gas turbine engine, comprising: (a) a primary turn defining a primary turn passage having a plurality of primary turn vanes therein, (b) arranged radially inwardly of the primary turn; a fuel nozzle connection portion having a fuel nozzle opening configured to be connected with the fuel nozzle, and (c) a primary swirler connection portion disposed on a downstream side of the primary swirl portion and having a primary swirl flow opening, The fuel nozzle connection and the primary swirler connection define between these connections a primary oxidant flow passage in fluid communication with the primary swirl passage, the primary swirler primary oxidant flow passage extending at least partially longitudinally. ; and (a) a venturi, and (b) a secondary swirler connecting member arranged on an upstream side of the secondary swirler, wherein the primary swirler connecting portion and the secondary swirler connecting member include: A member is coupled to longitudinally connect the primary and secondary orbiters and allow radial movement of the primary orbital relative to the secondary orbital.

임의의 선행하는 항목에 따른 선회기 조립체로서, 선회기 조립체는 관통하는 선회기 조립체 중심선, 선회기 조립체 중심선을 따르는 길이 방향, 선회기 조립체 중심선으로부터 외측으로 연장되는 방사 방향, 및 선회기 조립체 중심선을 중심으로 하는 원주 방향을 한정하며, 2차 선회기는 (c) 내부에 복수의 2차 선회 베인을 갖는 2차 선회 통로를 한정하는 2차 선회부, 및 (d) 2차 선회부의 길이 방향 하류로 연장되는 2차 환형 축벽을 추가로 포함하며, 벤츄리는 2차 선회부와 2차 환형 축벽의 방사상 내측으로 배열되고, 2차 산화제 유동 통로는 벤츄리, 2차 선회부 및 2차 환형 축벽 사이에 한정된다.A swirler assembly according to any preceding clause, wherein the swirler assembly has a swirler assembly centerline passing therethrough, a longitudinal direction along the swirler assembly centerline, a radial direction extending outwardly from the swirler assembly centerline, and a swirler assembly centerline. Defining a circumferential direction centered on the center, the secondary swirl unit (c) a secondary turning portion defining a secondary turning passage having a plurality of secondary turning vanes therein, and (d) a longitudinal direction downstream of the secondary turning portion. further comprising an extending secondary annular shaft wall, wherein the venturi is arranged radially inward of the secondary turns and the secondary annular shaft wall, and the secondary oxidant flow passage is defined between the venturi, the secondary turns, and the secondary annular shaft wall. do.

임의의 선행하는 항목에 따른 선회기 조립체로서, 1차 산화제 유동 통로는 1차 산화제 유동 통로의 입구 단부에서 방사상 내측으로 연장되고, 1차 산화제 유동 통로의 출구 단부에서 길이 방향 하류로 연장된다.A swirler assembly according to any preceding item, wherein the primary oxidant flow passage extends radially inwardly from the inlet end of the primary oxidant flow passage and extends longitudinally downstream from the outlet end of the primary oxidant flow passage.

임의의 선행하는 항목에 따른 선회기 조립체로서, 1차 산화제 유동 통로는 1차 산화제 유동 통로의 입구 단부에서 방사상 내측으로 연장되고, 1차 산화제 유동 통로의 출구 단부에서, 방사 방향에 대해, 길이 방향으로 소정의 각도를 갖고 방사상 내측으로 연장된다.A swirler assembly according to any preceding item, wherein the primary oxidant flow passage extends radially inwardly at the inlet end of the primary oxidant flow passage and, with respect to the radial direction, at the outlet end of the primary oxidant flow passage, in a longitudinal direction. It has a predetermined angle and extends radially inward.

임의의 선행하는 항목에 따른 선회기 조립체로서, 각도는 방사 방향과 길이 방향 사이에서 50도 내지 150도의 범위를 갖는다.Swivel assembly according to any preceding item, wherein the angle ranges from 50 degrees to 150 degrees between radial and longitudinal directions.

임의의 선행하는 항목에 따른 선회기 조립체로서, 1차 선회기 연결부의 1차 선회기 유동 개구부는 2차 선회기의 벤츄리와 유체 연통된다.A swirler assembly according to any preceding item, wherein the primary swirler flow opening of the primary swirler connection is in fluid communication with the secondary swirler venturi.

임의의 선행하는 항목에 따른 선회기 조립체로서, 연료 노즐 연결부는 연료 노즐과 연결되도록 구성되어, 연료 노즐의 선단이 1차 선회부의 1차 선회 통로의 하류에 배열된다.A swirler assembly according to any preceding item, wherein the fuel nozzle connection portion is adapted to be connected with a fuel nozzle, such that a tip of the fuel nozzle is arranged downstream of the primary swirl passage of the primary swirl portion.

임의의 선행하는 항목에 따른 선회기 조립체로서, 1차 선회부는 (ⅰ) 제1의 1차 선회부 방사형 벽, (ⅱ) 제1의 1차 선회부 방사형 벽의 하류의 제2의 1차 선회부 방사형 벽, 및 (ⅲ) 제1의 1차 선회부 방사형 벽과 제2의 1차 선회부 방사형 벽을 연결하는 1차 선회 베인을 포함하며, 연료 노즐 연결부는 제1의 1차 선회부 방사형 벽에 대해 연료 노즐 개구부 사이에서 방사상으로 연장되는 환형 연료 노즐 벽을 포함하고, 제1의 1차 선회부 방사형 벽에 대해 하류로 연장되는 연료 노즐 벽의 방사상 내측 부분을 포함하며, 1차 산화제 유동 통로의 1차 산화제 유동 통로 상류 표면은 연료 노즐 벽의 방사상 내측 부분의 방사상 외부 표면에 의해 한정되고, 1차 선회기 연결부는 1차 선회기 유동 개구부를 갖는 1차 선회기 연결부 방사형 벽을 포함하고, 또한 1차 선회기 연결부 방사형 벽의 방사상 내측 부분과 제2의 1차 선회부 방사형 벽을 연결하는 연결 벽을 포함하여, 제2의 1차 선회부 방사형 벽과 1차 선회기 연결부 방사형 벽 사이의 1차 선회기 연결부 갭을 한정하고, 연결 벽의 방사상 내부 표면은 1차 산화제 유동 통로의 1차 산화제 유동 통로 하류 표면을 한정한다.A swirler assembly according to any preceding item, wherein the primary turn comprises (i) a first primary turn radial wall, (ii) a second primary turn downstream of the first primary turn radial wall. a secondary turn radial wall; and (iii) a primary turn vane connecting the first turn radial wall and the second turn turn radial wall, wherein the fuel nozzle connection is formed on the first turn radial wall. an annular fuel nozzle wall extending radially between the fuel nozzle openings with respect to the wall and a radially inner portion of the fuel nozzle wall extending downstream to the first primary turn radial wall, wherein the primary oxidant flow The primary oxidant flow passage upstream surface of the passage is defined by the radially outer surface of the radially inner portion of the fuel nozzle wall, the primary swirler connection comprising a primary swirler connection radial wall having a primary swirler flow opening; between the second primary turn radial wall and the primary swirler connection radial wall, also including a connecting wall connecting the radially inner portion of the primary turnover radial wall and the second primary turn radial wall; defines a primary swirler junction gap of the junction wall, and a radially inner surface of the junction wall defines a surface downstream of the primary oxidant flow passage of the primary oxidant flow passage.

임의의 선행하는 항목에 따른 선회기 조립체로서, 2차 선회부는 2차 선회기의 상류 측 상에 제1의 2차 선회부 방사형 벽을 포함하고, 2차 선회기 연결 부재는 제1의 2차 선회부 방사형 벽의 상류 표면 상에 배열되고 또한 1차 선회기 연결부 방사형 벽과 결합하도록 구성되어, 1차 선회기 연결부 방사형 벽의 하류 표면과 제1의 2차 선회부 방사형 벽의 상류 표면이 결합된다.A orbiter assembly according to any preceding clause, wherein the secondary orbital comprises a first secondary orbital radial wall on an upstream side of the secondary orbital, wherein the secondary orbital linking member comprises a first secondary orbital radial wall. arranged on an upstream surface of the turn radial wall and configured to engage the primary swirl connection radial wall, such that the downstream surface of the primary swirl connection radial wall and the upstream surface of the first secondary turn radial wall engage do.

임의의 선행하는 항목에 따른 선회기 조립체로서, 1차 산화제 유동 통로는 1차 산화제 유동 통로 상류 표면과 1차 산화제 유동 통로 하류 표면 사이에서 일정한 높이를 갖는다.A swirler assembly according to any preceding item, wherein the primary oxidant flow passage has a height between a surface upstream of the primary oxidant flow passage and a surface downstream of the primary oxidant flow passage.

임의의 선행하는 항목에 따른 선회기 조립체로서, 1차 산화제 유동 통로 상류 표면과 1차 산화제 유동 통로 하류 표면은 서로에 대해 일정한 영역을 갖는다.A swirler assembly according to any preceding item, wherein the surface upstream of the primary oxidant flow passage and the surface downstream of the primary oxidant flow passage have a constant area relative to each other.

임의의 선행하는 항목에 따른 선회기 조립체로서, 1차 산화제 유동 통로 상류 표면과 1차 산화제 유동 통로 하류 표면은 서로에 대해 발산 영역을 갖거나 또는 서로에 대해 수렴 영역을 갖는다.A swirler assembly according to any preceding item, wherein the surface upstream of the primary oxidant flow passage and the surface downstream of the primary oxidant flow passage have a divergent region relative to each other or a convergent region relative to each other.

임의의 선행하는 항목에 따른 선회기 조립체로서, 연료 노즐 벽의 방사상 내측 부분의 하류 단부는 선회기 조립체 중심선에 대해 방사상 외향으로 연장되는 절단된 하류 단부 표면을 포함하고, 1차 선회기 연결부의 연결 벽은 선회기 조립체 중심선에 대해 길이 방향으로 연장되는 내부 표면을 갖는다.A swirler assembly according to any preceding clause, wherein the downstream end of the radially inward portion of the fuel nozzle wall comprises a cut downstream end surface extending radially outwardly with respect to the swirler assembly centerline, wherein the connection of the primary swirler connection The wall has an inner surface extending longitudinally about the pivot assembly centerline.

임의의 선행하는 항목에 따른 선회기 조립체로서, 1차 선회기 연결부 갭은 1차 선회기 연결부 방사형 벽의 상류 표면과 제2의 1차 선회부 방사형 벽의 하류 표면 사이에 한정되며, 2차 선회기 연결 부재는 1차 선회기 연결부 갭에 배열된 복수의 유지 부재들을 포함한다.A swirler assembly according to any preceding item, wherein a primary swirler joint gap is defined between an upstream surface of the primary swirler joint radial wall and a downstream surface of the second primary turn radial wall, wherein the secondary pivot The existing connecting member includes a plurality of retaining members arranged in the primary swirler connecting portion gap.

임의의 선행하는 항목에 따른 선회기 조립체로서, 1차 산화제 유동 통로 상류 표면은 오목한 곡선 프로파일을 가지며, 1차 산화제 유동 통로 하류 표면은 볼록한 곡선 프로파일을 갖는다.A swirler assembly according to any preceding clause, wherein the surface upstream of the primary oxidant flow passage has a concave curved profile and the surface downstream of the primary oxidant flow passage has a curved convex profile.

임의의 선행하는 항목에 따른 선회기 조립체로서, 1차 산화제 유동 통로 상류 표면은 1차 산화제 유동 통로의 출구 단부에서 원추형 프로파일을 가지며, 1차 산화제 유동 통로 하류 표면은 1차 산화제 유동 통로의 출구 단부에서 원추형 프로파일을 갖는다.A swirler assembly according to any preceding item, wherein the surface upstream of the primary oxidant flow passage has a conical profile at the outlet end of the primary oxidant flow passage, and the surface downstream of the primary oxidant flow passage has a conical profile at the outlet end of the primary oxidant flow passage. has a conical profile.

임의의 선행하는 항목에 따른 선회기 조립체로서, 1차 선회기 연결부 방사형 벽은 1차 선회기 유동 개구부를 부분적으로 한정하는 1차 선회기 연결부 방사형 벽 개구부를 포함하고, 1차 선회기 연결부 방사형 벽 개구부는 선회기 조립체 중심선에 대해 하류 방향으로 방사상 외향으로 연장하는 원추형 표면을 한정한다.A swirler assembly according to any preceding item, wherein the primary swirler connection radial wall comprises a primary swirler connection radial wall opening partially defining a primary swirler connection radial wall opening, wherein the primary swirler connection radial wall The opening defines a conical surface extending radially outward in a downstream direction relative to the pivot assembly centerline.

임의의 선행하는 항목에 따른 선회기 조립체로서, 1차 선회기 연결부 방사형 벽은 원추형 표면 및 1차 선회기 연결부 방사형 벽의 방사상 외부 단부 사이에서 부분적으로 연장되는 환형 리세스를 포함하고, 1차 선회기 연결부는 1차 선회기 연결부 방사형 벽을 통해 환형 리세스로 연장하는 복수의 1차 퍼지 오리피스를 포함한다.A swirler assembly according to any preceding item, wherein the primary swirler connection radial wall comprises an annular recess extending partially between the conical surface and a radially outer end of the primary swirler connection radial wall, wherein the primary swirler connection radial wall comprises: The primary connection includes a plurality of primary purge orifices extending through the primary swirler connection radial wall into the annular recess.

임의의 선행하는 항목에 따른 선회기 조립체로서, 1차 선회기 연결부는 1차 선회기 연결부 갭으로부터 1차 선회기 연결부 방사형 벽 개구부의 원추형 표면을 통해 연장되는 복수의 1차 퍼지 오리피스를 포함하고, 복수의 1차 퍼지 오리피스는 1차 선회기 연결부 방사형 벽의 원추형 표면의 원주 둘레에 산화제의 접선 방향 유동을 제공하도록 배열된다.A swirler assembly according to any preceding item, wherein the primary swirler connection comprises a plurality of primary purge orifices extending from the primary swirler connection gap through the conical surface of the primary swirler connection radial wall opening; The plurality of primary purge orifices are arranged to provide a tangential flow of oxidant around the circumference of the conical surface of the primary swirler joint radial wall.

임의의 선행하는 항목에 따른 선회기 조립체로서, 2차 선회기는 2차 선회부의 상류 표면 상에 배열되는 중간 선회기를 추가로 포함하고, 중간 선회기는 벤츄리와 유체 연통하며, 2차 선회기 연결 부재는 중간 선회기의 상류 표면 상에 배열되고, 1차 선회기는 1차 산화제 유동 통로로부터의 산화제의 1차 유동을 적어도 부분적으로 길이 방향으로 제공하고, 중간 선회기는 산화제의 유동을 방사 방향으로 방사상 내측으로 제공한다.A swirler assembly according to any preceding item, wherein the secondary orbiter further comprises an intermediate orbital arranged on a surface upstream of the secondary orbit, the intermediate orbital is in fluid communication with the venturi, and the secondary orbital linking member comprises: Arranged on the upstream surface of the intermediate swirler, the primary swirler provides a primary flow of oxidant from the primary oxidant flow passage at least partially in a longitudinal direction, the intermediate swirler directs the flow of oxidant radially inward in a radial direction. to provide.

비록 상술된 설명들은 본 발명의 일부 예시적인 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다른 변형 및 수정이 이루어질 수 있을 것이며, 이는 당업자에게 명백할 것이다. 또한, 본 발명의 일 실시예와 관련하여 설명된 특징들은 위에서 명시적으로 언급되지 않았더라도 다른 실시예들과 함께 사용될 수 있다.Although the foregoing descriptions relate to some exemplary embodiments of the invention, other variations and modifications may be made without departing from the spirit or scope of the invention, which will be apparent to those skilled in the art. Also, features described in relation to one embodiment of the present invention may be used with other embodiments even if not explicitly mentioned above.

Claims (20)

가스 터빈 엔진용 선회기 조립체(swirler assembly)로서,
(a) 내부에 복수의 1차 선회 베인을 갖는 1차 선회 통로를 한정하는 1차 선회부, (b) 상기 1차 선회부의 방사상 내측으로 배열되고, 연료 노즐과 연결(interfacing)되도록 구성되는 관통된 연료 노즐 개구부를 갖는 연료 노즐 연결부, 및 (c) 상기 1차 선회부의 하류 측 상에 배열되고, 1차 선회기 유동 개구부를 갖는 1차 선회기 연결부를 포함하며, 상기 연료 노즐 연결부와 상기 1차 선회기 연결부는, 이들 연결부 사이에서 상기 1차 선회 통로와 유체 연통하는 1차 산화제 유동 통로를 한정하며, 상기 1차 산화제 유동 통로는, 적어도 부분적으로 길이 방향으로 연장되는 것인, 1차 선회기;
(a) 벤츄리, 및 (b) 2차 선회기의 상류 측 상에 배열되는 2차 선회기 연결 부재를 포함하는, 2차 선회기
를 포함하며,
상기 1차 선회기 연결부와 상기 2차 선회기 연결 부재는, 상기 1차 선회기와 상기 2차 선회기를 상기 길이 방향으로 연결하고 상기 2차 선회기에 대한 상기 1차 선회기의 방사상 이동을 허용하도록 결합되는 것인, 선회기 조립체.A swirler assembly for a gas turbine engine, comprising:
(a) a primary turn defining a primary turn passage having a plurality of primary turn vanes therein, (b) a through-hole arranged radially inwardly of the primary turn and configured to interface with a fuel nozzle; (c) a primary swirler connection portion arranged on a downstream side of the primary swirl portion and having a primary swirl flow opening; A primary swirler connection defines between the connections a primary oxidant flow passage in fluid communication with the primary swirl passage, the primary oxidant flow passage extending at least partially longitudinally. energy;
(a) a venturi, and (b) a secondary swirler connecting member arranged on an upstream side of the secondary swirler.
Including,
The primary swirler connecting portion and the secondary swirler connecting member are coupled to connect the primary swirler and the secondary swirler in the longitudinal direction and allow radial movement of the primary swirler relative to the secondary swirler. Which will be, the orbiter assembly. 제1항에 있어서,
상기 선회기 조립체는, 관통하는 선회기 조립체 중심선, 이 선회기 조립체 중심선을 따르는 길이 방향, 상기 선회기 조립체 중심선으로부터 외측으로 연장되는 방사 방향, 및 상기 선회기 조립체 중심선을 중심으로 하는 원주 방향을 한정하며,
상기 2차 선회기는, (c) 내부에 복수의 2차 선회 베인을 갖는 2차 선회 통로를 한정하는 2차 선회부, 및 (d) 상기 2차 선회부의 길이 방향 하류로 연장되는 2차 환형 축벽을 추가로 포함하며, 상기 벤츄리는, 상기 2차 선회부와 상기 2차 환형 축벽의 방사상 내측으로 배열되고, 상기 벤츄리, 상기 2차 선회부 및 상기 2차 환형 축벽 사이에 2차 산화제 유동 통로가 한정되는 것인, 선회기 조립체.According to claim 1,
The swirler assembly defines a swirler assembly centerline passing therethrough, a longitudinal direction along the swirler assembly centerline, a radial direction extending outwardly from the swirler assembly centerline, and a circumferential direction centered on the swirler assembly centerline. and
The secondary swirl unit includes (c) a secondary turning portion defining a secondary turning passage having a plurality of secondary turning vanes therein, and (d) a secondary annular shaft wall extending longitudinally downstream of the secondary turning portion. The venturi is arranged radially inward of the secondary pivot and the secondary annular shaft wall, and a secondary oxidant flow passage is formed between the venturi, the secondary pivot, and the secondary annular shaft wall. As limited, the orbiter assembly. 제1항에 있어서,
상기 1차 산화제 유동 통로는, 상기 1차 산화제 유동 통로의 입구 단부에서는 방사상 내측으로 연장되고, 상기 1차 산화제 유동 통로의 출구 단부에서는 상기 길이 방향 하류로 연장되는 것인, 선회기 조립체.According to claim 1,
wherein the primary oxidant flow passage extends radially inward at an inlet end of the primary oxidant flow passage and extends longitudinally downstream at an outlet end of the primary oxidant flow passage. 제1항에 있어서,
상기 1차 산화제 유동 통로는, 상기 1차 산화제 유동 통로의 입구 단부에서는 방사상 내측으로 연장되고, 상기 1차 산화제 유동 통로의 출구 단부에서는, 상기 방사 방향에 대해, 상기 길이 방향으로 일정 각도를 갖고 방사상 내측으로 연장되는 것인, 선회기 조립체.According to claim 1,
The primary oxidant flow passage extends radially inward at an inlet end of the primary oxidant flow passage, and radially extends at an angle in the longitudinal direction with respect to the radial direction at an outlet end of the primary oxidant flow passage. Extending inwardly, the orbiter assembly. 제4항에 있어서,
상기 각도는, 상기 방사 방향과 상기 길이 방향 사이에서 50도 내지 150도의 범위를 갖는 것인, 선회기 조립체.According to claim 4,
Wherein the angle has a range of 50 degrees to 150 degrees between the radial direction and the longitudinal direction. 제1항에 있어서,
상기 1차 선회기 연결부의 1차 선회기 유동 개구부는, 상기 2차 선회기의 벤츄리와 유체 연통되는 것인, 선회기 조립체.According to claim 1,
wherein the primary swirler flow opening of the primary swirler connection is in fluid communication with the venturi of the secondary swirler. 제1항에 있어서,
상기 연료 노즐 연결부는, 상기 연료 노즐의 선단이 상기 1차 선회부의 1차 선회 통로의 하류에 배열되도록, 상기 연료 노즐과 연결되게 구성되는 것인, 선회기 조립체.According to claim 1,
The swirler assembly, wherein the fuel nozzle connecting portion is configured to be connected with the fuel nozzle such that a tip of the fuel nozzle is arranged downstream of a primary swirling passage of the primary swirling portion. 제2항에 있어서,
상기 1차 선회부는, (ⅰ) 제1의 1차 선회부 방사형 벽, (ⅱ) 상기 제1의 1차 선회부 방사형 벽의 하류의 제2의 1차 선회부 방사형 벽, 및 (ⅲ) 상기 제1의 1차 선회부 방사형 벽과 상기 제2의 1차 선회부 방사형 벽을 연결하는 상기 1차 선회 베인을 포함하며,
상기 연료 노즐 연결부는, 상기 제1의 1차 선회부 방사형 벽에 대해 연료 노즐 개구부 사이에서 방사상으로 연장되는 환형 연료 노즐 벽을 포함하고, 상기 제1의 1차 선회부 방사형 벽에 대해 하류로 연장되는 연료 노즐 벽의 방사상 내측 부분을 포함하며, 상기 1차 산화제 유동 통로의 1차 산화제 유동 통로 상류 표면은, 상기 연료 노즐 벽의 방사상 내측 부분의 방사상 외부 표면에 의해 한정되고,
상기 1차 선회기 연결부는, 관통하는 상기 1차 선회기 유동 개구부를 갖는 1차 선회기 연결부 방사형 벽을 포함하고, 또한 상기 1차 선회기 연결부 방사형 벽의 방사상 내측 부분과 상기 제2의 1차 선회부 방사형 벽을 연결하는 연결 벽을 포함하여, 상기 제2의 1차 선회부 방사형 벽과 상기 1차 선회기 연결부 방사형 벽 사이의 1차 선회기 연결부 갭(gap)을 한정하고, 상기 연결 벽의 방사상 내부 표면은, 상기 1차 산화제 유동 통로의 1차 산화제 유동 통로 하류 표면을 한정하는 것인, 선회기 조립체.According to claim 2,
The primary turn includes (i) a first primary turn radial wall, (ii) a second primary turn radial wall downstream of the first primary turn radial wall, and (iii) the primary turn radial wall. a first turn vane connecting the first turn radial wall and the second turn radial wall;
The fuel nozzle connection includes an annular fuel nozzle wall extending radially between the fuel nozzle openings with respect to the first primary turn radial wall and extending downstream with respect to the first primary turn radial wall. a radially inner portion of a fuel nozzle wall, wherein a surface upstream of the primary oxidant flow passage of the primary oxidant flow passage is defined by a radially outer surface of the radially inner portion of the fuel nozzle wall;
The primary swirler connection portion includes a primary swirler connection radial wall having the primary swirler flow opening therethrough, and a radially inner portion of the primary swirler connection radial wall and the second primary swirler connection portion. a connecting wall connecting the turn radial walls, defining a primary swirler connection gap between the second primary turn radial wall and the primary swirl connection radial wall, the connecting wall wherein a radial inner surface of the primary oxidant flow passage defines a surface downstream of the primary oxidant flow passage. 제8항에 있어서,
상기 2차 선회부는, 상기 2차 선회기의 상류 측 상에 제1의 2차 선회부 방사형 벽을 포함하고, 상기 2차 선회기 연결 부재는, 상기 제1의 2차 선회부 방사형 벽의 상류 표면 상에 배열되고, 또한 상기 1차 선회기 연결부 방사형 벽과 결합하도록 구성되어, 상기 1차 선회기 연결부 방사형 벽의 하류 표면과 상기 제1의 2차 선회부 방사형 벽의 상류 표면이 결합되게 하는 것인, 선회기 조립체.According to claim 8,
The secondary turn includes a first secondary turn radial wall on an upstream side of the secondary turner, and the secondary turn linking member is upstream of the first secondary turn radial wall. arranged on a surface and configured to engage the primary swirler connection radial wall, such that the downstream surface of the primary swirler connection radial wall and the upstream surface of the first secondary turn radial wall are engaged. which is, the orbiter assembly. 제8항에 있어서,
상기 1차 산화제 유동 통로는, 상기 1차 산화제 유동 통로 상류 표면과 상기 1차 산화제 유동 통로 하류 표면 사이에서 일정한 높이를 갖는 것인, 선회기 조립체.According to claim 8,
wherein the primary oxidant flow passage has a constant height between an upstream surface of the primary oxidant flow passage and a downstream surface of the primary oxidant flow passage. 제8항에 있어서,
상기 1차 산화제 유동 통로 상류 표면과 상기 1차 산화제 유동 통로 하류 표면은 서로에 대해 일정한 영역을 갖는 것인, 선회기 조립체.According to claim 8,
wherein the primary oxidant flow passage upstream surface and the primary oxidant flow passage downstream surface have a constant area relative to each other. 제8항에 있어서,
상기 1차 산화제 유동 통로 상류 표면과 상기 1차 산화제 유동 통로 하류 표면은 서로에 대해 발산 영역을 갖거나 또는 서로에 대해 수렴 영역을 갖는 것인, 선회기 조립체.According to claim 8,
wherein the primary oxidant flow passage upstream surface and the primary oxidant flow passage downstream surface have a diverging region relative to each other or a converging region relative to each other. 제8항에 있어서,
상기 연료 노즐 벽의 방사상 내측 부분의 하류 단부는, 상기 선회기 조립체 중심선에 대해 방사상 외향으로 연장되는 절단된(truncated) 하류 단부 표면을 포함하고, 상기 1차 선회기 연결부의 연결 벽은, 상기 선회기 조립체 중심선에 대해 길이 방향으로 연장되는 내부 표면을 갖는 것인, 선회기 조립체.According to claim 8,
The downstream end of the radially inward portion of the fuel nozzle wall includes a truncated downstream end surface extending radially outwardly with respect to the swirler assembly centerline, and the connecting wall of the primary swirler connection comprises: and an inner surface extending longitudinally with respect to the machine assembly centerline. 제8항에 있어서,
상기 1차 선회기 연결부 갭은, 상기 1차 선회기 연결부 방사형 벽의 상류 표면과 상기 제2의 1차 선회부 방사형 벽의 하류 표면 사이에 한정되며, 상기 2차 선회기 연결 부재는, 상기 1차 선회기 연결부 갭에 배열된 복수의 유지 부재들을 포함하는 것인, 선회기 조립체.According to claim 8,
The primary swirler connection gap is defined between an upstream surface of the primary swirler connection radial wall and a downstream surface of the second primary swirler connection radial wall, the secondary swirler connection member comprising: The swirler assembly comprising a plurality of retaining members arranged in the secondary swirler connection gap. 제8항에 있어서,
상기 1차 산화제 유동 통로 상류 표면은 오목한 곡선 프로파일을 가지며, 상기 1차 산화제 유동 통로 하류 표면은 볼록한 곡선 프로파일을 갖는 것인, 선회기 조립체.According to claim 8,
wherein the surface of the primary oxidant flow passage upstream has a concave curved profile and the surface of the primary oxidant flow passage downstream has a convex curved profile. 제8항에 있어서,
상기 1차 산화제 유동 통로 상류 표면은, 상기 1차 산화제 유동 통로의 출구 단부에서 원추형 프로파일을 가지며, 상기 1차 산화제 유동 통로 하류 표면은, 상기 1차 산화제 유동 통로의 출구 단부에서 원추형 프로파일을 갖는 것인, 선회기 조립체.According to claim 8,
wherein the surface upstream of the primary oxidant flow passage has a conical profile at the outlet end of the primary oxidant flow passage, and the surface downstream of the primary oxidant flow passage has a conical profile at the outlet end of the primary oxidant flow passage. Phosphorus, the orbiter assembly. 제8항에 있어서,
상기 1차 선회기 연결부 방사형 벽은, 상기 1차 선회기 유동 개구부를 부분적으로 한정하는 관통된 1차 선회기 연결부 방사형 벽 개구부를 포함하고, 상기 1차 선회기 연결부 방사형 벽 개구부는, 상기 선회기 조립체 중심선에 대해 하류 방향으로 방사상 외향으로 연장하는 원추형 표면을 한정하는 것인, 선회기 조립체.According to claim 8,
The primary swirler connection radial wall includes a perforated primary swirler connection radial wall opening that partially defines the primary swirler connection radial wall opening, the primary swirler connection radial wall opening comprising: and defining a conical surface extending radially outwardly in a downstream direction relative to the assembly centerline. 제17항에 있어서,
상기 1차 선회기 연결부 방사형 벽은, 상기 원추형 표면 및 상기 1차 선회기 연결부 방사형 벽의 방사상 외부 단부 사이에서 부분적으로 연장되는 환형 리세스를 포함하고,
상기 1차 선회기 연결부는, 상기 1차 선회기 연결부 방사형 벽을 통해 상기 환형 리세스로 연장하는 복수의 1차 퍼지 오리피스를 포함하는 것인, 선회기 조립체.According to claim 17,
wherein the primary swirler connector radial wall includes an annular recess extending partially between the conical surface and a radially outer end of the primary swirler connector radial wall;
wherein the primary swirler connection comprises a plurality of primary purge orifices extending through the primary swirler connection radial wall and into the annular recess. 제17항에 있어서,
상기 1차 선회기 연결부는, 상기 1차 선회기 연결부 갭으로부터 상기 1차 선회기 연결부 방사형 벽 개구부의 원추형 표면을 통해 연장되는 복수의 1차 퍼지 오리피스를 포함하고, 상기 복수의 1차 퍼지 오리피스는, 상기 1차 선회기 연결부 방사형 벽의 원추형 표면의 원주 둘레에 산화제의 접선 방향 유동을 제공하도록 배열되는 것인, 선회기 조립체.According to claim 17,
the primary swirler connection comprising a plurality of primary purge orifices extending from the primary swirler connection gap through a conical surface of the primary swirler connection radial wall opening, the plurality of primary purge orifices comprising: , wherein the swirler assembly is arranged to provide a tangential flow of oxidant around the circumference of the conical surface of the primary swirler connection radial wall. 제8항에 있어서,
상기 2차 선회기는, 상기 2차 선회부의 상류 표면 상에 배열되는 중간 선회기를 추가로 포함하고, 상기 중간 선회기는 상기 벤츄리와 유체 연통하며, 상기 2차 선회기 연결 부재는 상기 중간 선회기의 상류 표면 상에 배열되고,
상기 1차 선회기는, 적어도 부분적으로 상기 길이 방향으로 상기 1차 산화제 유동 통로로부터의 상기 산화제의 1차 유동을 제공하고, 상기 중간 선회기는, 상기 방사 방향으로 방사상 내측으로 상기 산화제의 유동을 제공하는 것인, 선회기 조립체.According to claim 8,
The secondary swirl further includes an intermediate swirl arranged on a surface upstream of the secondary swirl, the intermediate swirl is in fluid communication with the venturi, and the secondary swirl connecting member is upstream of the intermediate swirl. arranged on the surface;
wherein the primary swirler provides a primary flow of the oxidant from the primary oxidant flow passage at least partially in the longitudinal direction, and the intermediate swirler provides a flow of the oxidant radially inwardly in the radial direction. which is, the orbiter assembly.
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